(57)【要約】【課題】燃料電池の燃料供給源として交換容易なカートリッジ化を図り、発電動作中に実質的に大気中に排出されること無く、高い燃料利用率で運用できる燃料電池発電システム及び燃料供給システムを実現する。【解決手段】水溶液燃料を使用する燃料電池１３に、水溶液燃料を加圧ガス或いは加圧液化ガスよりなるプロペラントガスを用いて供給する。水溶液燃料とプロペラントガスは、交換可能な燃料カートリッジ１５に着脱可能に充填される。水溶液燃料をプロペラントガスと共に燃料カートリッジから燃料電池に噴出させるためのエジェクタが燃料カートリッジ側或いは燃料電池側に設けられる。【選択図】  図３
2006004659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶液燃料を使用する燃料電池の燃料供給システムにおいて、
水溶液燃料を加圧ガス或いは加圧液化ガスよりなるプロペラントガスを用いて前記燃料電池に供給することを特徴とする燃料電池の燃料供給システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記水溶液燃料と前記プロペラントガスは、交換可能な燃料カートリッジに充填され、前記水溶液燃料を前記プロペラントガスと共に前記燃料カートリッジから前記燃料電池に噴出させるためのエジェクタが燃料カートリッジ側或いは燃料電池側に設けられる燃料電池の燃料供給システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記水溶液燃料は、メタノール水溶液であり、前記プロペラントガスは、炭酸ガス、窒素、アルゴン、空気などの加圧ガス及びブタン、フロンなどの加圧液化ガスのうち１種以上よりなる燃料電池の燃料供給システム。
【請求項４】
請求項１において、
前記水溶液燃料と前記プロペラントガスは、交換可能な燃料カートリッジに充填され、
前記燃料電池は、水溶液燃料を収容するための燃料タンクと、前記燃料タンクからの水溶液燃料を燃料電池本体に送る送液機構とを備え、
前記燃料カートリッジ内の水溶液燃料は、前記プロペラントガスと共にエジェクタを介して前記燃料タンクに一括注入或いは逐次注入される燃料電池の燃料供給システム。
【請求項５】
請求項４において、
前記燃料タンクは、タンク内のガスを外部に放出するための気液分離機能付き排気孔が設けてある燃料電池の供給システム。
【請求項６】
請求項１において、
前記水溶液燃料と前記プロペラントガスは、交換可能な燃料カートリッジに充填され、
この燃料カートリッジは、前記水溶液燃料と前記プロペラントガスを収容する燃料室に加えて、前記燃料電池からの使用済み水溶液燃料を回収するための廃液回収室を有し、
前記燃料室の送液口がエジェクタを介して前記燃料電池の燃料供給口に接続され、前記廃液回収室の入口が前記燃料電池の使用済み燃料排出口に接続される燃料電池の供給システム。
【請求項７】
請求項６において、
前記燃料カートリッジは、前記廃液回収室内のガスを外部に放出するための気液分離機能付き排気孔を有する燃料電池の供給システム。
【請求項８】
請求項１において、
前記水溶液燃料と前記プロペラントガスは、交換可能な燃料カートリッジに充填され、
この燃料カートリッジは、前記水溶液燃料を該燃料カートリッジと前記燃料電池との間で循環させるための送液口と液戻り口とを備え、この燃料カートリッジの送液口と液戻り口が前記燃料電池本体の燃料循環用の燃料入口と燃料出口に接続され、
前記水溶液燃料の循環に、前記プロペラントガスのエジェクションが利用される燃料電池の燃料供給システム。
【請求項９】
水溶液燃料を使用する燃料電池において、
水溶液燃料とプロペラントガスを充填した交換式の燃料カートリッジを燃料供給源とすることを特徴とする燃料電池。
【請求項１０】
請求項９において、
前記燃料電池は、直接型メタノール燃料電池であり、前記燃料カートリッジは、前記水溶液燃料としてメタノール水溶液を収容すると共に、前記プロペラントガスとして、炭酸ガス、窒素、アルゴン、空気などの加圧ガス及びブタン、フロンなどの加圧液化ガスのうち１種以上を収容している燃料電池。
【請求項１１】
請求項９において、
前記燃料電池は、水溶液燃料を収容するための燃料タンクと、前記燃料タンクからの水溶液燃料を燃料電池本体に送る送液機構とを備え、
前記燃料タンクは、前記燃料カートリッジから前記プロペラントガスのエジェクションを利用して前記水溶液燃料を一括注入或いは逐次注入される燃料電池。
【請求項１２】
請求項９において、
前記燃料電池は、水溶液燃料を収容するフラットな燃料タンクの少なくとも一面に複数のＭＥＡを平面上に並べて配置したパネル型の燃料電池であり、各ＭＥＡのアノードが毛管力を有する吸い上げ材を介して前記燃料タンクに面しており、この燃料タンクに前記燃料カートリッジを着脱自在に且つ前記プロペラントガスのエジェクションを利用して前記水溶液燃料を一括注入できる燃料導入機構を設けた燃料電池。
【請求項１３】
請求項９において、
前記燃料カートリッジと着脱機構を介して接続可能にした燃料電池本体を備え、前記燃料電池本体に前記燃料カートリッジが接続されると、前記燃料電池本体・燃料カートリッジ間で水溶液燃料を循環させる燃料供給通路が形成され、この水溶液燃料の循環に、前記プロペラントガスのエジェクションが利用されている燃料電池。
【請求項１４】
請求項９において、
前記燃料カートリッジと着脱機構を介して接続可能な燃料電池本体を備え、
前記燃料カートリッジは、前記水溶液燃料とプロペラントガスを収容した燃料室と、燃料電池本体内の使用済み水溶液燃料を回収する廃液回収室とを有しており、
前記燃料電池本体は、前記燃料カートリッジの前記燃料室にエジェクタを介して接続可能な燃料供給口と前記廃液回収室に接続可能な燃料排出口とを備えている燃料電池。
【請求項１５】
燃料電池に交換可能に装着し得る燃料カートリッジであって、水溶液燃料とプロペラントガスを収容し、前記プロペラントガスのエジェクションにより前記水溶液燃料を燃料電池に供給可能にしたことを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記水溶液燃料は、メタノール水溶液であり、前記プロペラントガスは、炭酸ガス、窒素、アルゴン、空気などの加圧ガス及びブタン、フロンなどの加圧液化ガスのうち１種以上よりなる燃料カートリッジ。
【請求項１７】
請求項１５において、
前記水溶液燃料と前記プロペラントガスを収容した燃料室に加えて、燃料電池本体内の使用済み水溶液燃料を回収する廃液回収室とを有している燃料カートリッジ。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記廃液回収室内のガスを外部に放出するための気液分離機能付き排気孔が設けてある燃料カートリッジ。
【請求項１９】
請求項１５において、前記水溶液燃料を該燃料カートリッジと前記燃料電池との間で循環させるための送液口と液戻り口とを備えている燃料カートリッジ。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記水溶液燃料を収容する燃料室に気液分離機能付き排気孔が設けてある燃料カートリッジ。
【請求項２１】
燃料電池を電源とする電子機器において、
水溶液燃料を使用する燃料電池と、前記燃料電池の燃料供給源として、前記水溶液燃料とプロペラントガスを充填した交換式の燃料カートリッジとを備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項２２】
燃料電池を電源とする電子機器において、
水溶液燃料を使用する燃料電池と、前記燃料電池の燃料供給源として、前記水溶液燃料とプロペラントガスを充填した交換式の燃料カートリッジとを備え、
且つ、前記燃料電池は、請求項１０〜１４のいずれか１項記載の燃料電池からなることを特徴とする電子機器。
【請求項２３】
請求項２２において、前記電子機器は、開閉可能なディスプレイを有するパーソナルコンピュータ或いはモバイルであり、そのディスプレイのカバー内部に前記燃料電池が収容され、前記カバーには前記燃料電池へ酸素を供給するための空気通孔が配設されている電子機器。
【請求項２４】
請求項２３において、前記燃料カートリッジを収容するハウジングが、前記ディスプレイを開閉するためのヒンジ部に形成されている電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は化学的に電気エネルギーを取り出す燃料電池、その燃料供給システム、燃料カートリッジ、並びにそれらを利用した電子機器（例えば携帯電話器、個人情報端末、ノート型パソコンや携帯用カメラ等の携帯電子機器）に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は少なくとも固体又は液体の電解質及び所望の電気化学反応を誘起する二個の電極（アノード及びカソード）から構成され、その燃料が持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに高効率で変換する発電機である。
【０００３】
燃料には化石燃料或いは水などから化学変換された水素、通常の環境で液体或いは溶液であるメタノール、アルカリハイドライドやヒドラジン又は加圧液化ガスであるジメチルエーテルが用いられ、酸化剤ガスには空気又は酸素ガスが用いられる。
【０００４】
燃料はアノードにおいて電気化学的に酸化され、カソードでは酸素が還元されて、両電極間には電気的なポテンシャルの差が生じる。このときに外部回路として負荷が両極間にかけられると電解質中にイオンの移動が生起し外部負荷には電気エネルギーが取り出される。このために各種の燃料電池は、火力機器大体の大型発電システム、小型分散型コージェネレーションシステムやエンジン発電機大体の電気自動車電源としての期待は高く、実用化開発が活発に展開されている。
【０００５】
一方、高エネルギー密度のLiイオン二次電池の実用化は携帯電話器、ノートパソコン、デジタルカメラなどのいわゆる新たな携帯機器の世界を作り出してきた。この分野における技術革新とその普及は目覚しく、より小型化で、より軽量で、より多機能で、何時でも、何処でも容易に使用できることが求められている。
【０００６】
しかしながら多機能化による消費電力の増加と何時でも、何処でも使用するという要求に伴うエネルギー密度の増加に対してLi二次電池に代わる高エネルギー密度の携帯機器用電源の出現が望まれている。
【０００７】
こうした背景から、液体燃料を使用する直接型メタノール燃料電池（DMFC：Direct  Methanol  Fuel  Cell）やメタルハイドライド、ヒドラジン燃料電池は、燃料の体積エネルギー密度が高いために、小型の可搬型又は携帯型の電源として有効なものとして注目されている。中でも取り扱いが容易で、近い将来バイオマスからの生産も期待されるメタノールを燃料とするDMFCは理想的な電源システムといえる。
【０００８】
固体高分子膜電解質型燃料電池発電（PEM-FC：Polymer  Electrolyte  Membrane  Fuel  Cell）システムは、一般的に固体高分子電解質膜の両面に多孔質のアノード及びカソードを配した単位電池を直列及び必要に応じて並列に接続した電池、燃料供給容器、燃料供給装置と空気又は酸素供給装置から構成される。
【０００９】
こうした燃料電池を携帯機器用電源として用いるためには、より出力密度の高い電池を目指して電極触媒の高性能化、電極構造の高性能化、燃料クロスオーバー（浸透）の少ない固体高分子膜の開発などの努力が払われている。
【００１０】
さらに、燃料ポンプや空気ブロアの小型化の極限技術追求、燃料供給ポンプ、空気供給ブロアなどの補機動力を必要としないシステムも追求されている。又、この電源システムは発電機であるが故に電力消費に伴って、適宜燃料の補給が必要となる。この場合には、携帯機器の汎用性の確保、更には、より利便性を高めるために、補給燃料システムのカートリッジ化が必要であり、カートリッジの機密性、安全性を保障するとともに電源のエネルギー密度をより高めるために燃料供給動力の低減若しくは省略が必要となってくる。
【００１１】
なお、燃料供給の従来技術としては、生活環境下（常温、常圧）においては気体であるジメチルエーテルを利用した直接型ジメチルエーテル燃料電池（DDMEFC）において、ジメチルエーテルをスプレー缶に収容してスプレー効果による燃料供給技術が特許文献１に開示されている。
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−８６２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、DDMEFCはアノードにおいてジメチルエーテルと水が１：３モルで酸化反応が進む電池であり、ジメチルエーテルは水に溶解しない性質で生活環境下では気体である。アノードでは反応の進行とともにジメチルエーテルが酸化して炭酸ガスが発生するので、この生成ガスを排ガスとして電池外部に排気する必要がある。気体であるジメチルエーテル燃料は炭酸ガスを何らかの形で分離しない限り、炭酸ガスとともに排出されるので、燃料として１００％使用することができない。
【００１４】
本発明の課題は、燃料電池の燃料供給源として交換容易なカートリッジ化を図り、発電動作中に実質的に大気中に排出されること無く、高い燃料利用率で運用できる燃料電池発電システム及び燃料供給システムを実現することにある。
【００１５】
さらに、副次的には、燃料電池への燃料供給に際してポンプなどの機械的補助動力を必要としないシステムの実現も意図する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、基本的には、水溶液燃料を使用する燃料電池の燃料供給システムにおいて、水溶液燃料を電気的に不活性な加圧ガス或いは加圧液化ガスよりなるプロペラントガスを用いて前記燃料電池に供給することを特徴とする。
【００１７】
本発明の好ましい形態は、水溶液燃料とプロペラントガスは、交換可能な燃料カートリッジに充填される。また、水溶液燃料をプロペラントガスと共に燃料カートリッジから燃料電池に噴出させるためのエジェクタが燃料カートリッジ側或いは燃料電池側に設けられる。
【００１８】
前記燃料カートリッジに充填される水溶液燃料としては、例えばメタノール水溶液があり、プロペラントガスとしては、例えば、炭酸ガス、窒素、アルゴン、空気などの加圧ガス及びブタン、フロンなどの加圧液化ガスから１種以上選択される。上記構成の本発明は、小型化で、より軽量で、より多機能で、何時でも、何処でも容易に使用できることが求められている携帯機器用電源システムとして利用可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、燃料をスプレー原理（プロペラントガスを利用）により燃料カートリッジから燃料電池に供給可能にする。その場合の燃料が気体燃料に代わり水溶液燃料であるので、発電動作（電気化学反応）によって生成されるガス（例えば二酸化炭素）を水溶液燃料と気液分離して排気することが可能になる。したがって、燃料は、実質的に大気中に排出されること無く、高い燃料利用率で運用できる。例えば、水溶液燃料がメタノール水溶液である場合、メタノール水溶液は、常温、大気圧下において液体である。したがって、大気圧下で気体であるジメチルエーテルのように、燃料電池に供給されるべき燃料が、一部燃料として使用されること無く外部に放出されるといったことが無く、燃料の持つ化学エネルギーを電気エネルギーに効率良く変換できる。
【００２０】
また、プロペラントガスのエジェクション効果を利用すれば、燃料供給に際してポンプなどの機械的補助動力を必要としない燃料電池システムの実現も可能になる。ただし、システムの構成如何では、送液ポンプを併用することも可能であり、そのようなシステムも本発明の概念に含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施形態を説明する。
【００２２】
図１および図２は、本発明の適用対象となる燃料電池であり、図１はスタック型燃料電池の分解斜視図、図２はパネル型燃料電池の部分断面図を示す。
（スタック型燃料電池について）
固体高分子膜を用いた燃料電池は、一般的に、固体電解質膜の両面に、多孔質の電極触媒を担持した電極（アノード及びカソード）を接合した平板状の膜/電極接合体（MEA：Membrane  Electrode  Assembly）と、導電性のセパレータを備える。これらをユニット（単セル）として、複数の単セルを積層して燃料電池スタックが構成される。
【００２３】
具体的には、図１に示すように、固体高分子電解質膜の両面にアノード（燃料極）及びカソード（空気極）を接合したMEA１、カソード拡散層２、アノード拡散層３、ガスケット４、セパレータ５によって単セルを構成し、単セルを複数積層することによって燃料電池いわゆるスタックが形成される。
【００２４】
各セパレータ５の一面には燃料供給溝５´が形成され、もう一面には、空気供給溝（図示省略）が形成される。また、積層部材であるMEA１、ガスケット４、セパレータ５には、燃料供給孔５A、空気供給孔５Bが設けてある。スタックの出力電圧は単電池の積層数で、出力電流はMEA１を形成する電極の面積によって決められる。
（パネル型燃料電池について）
燃料や酸化剤などを電池に供給する補機を無くすることは、装置供給系の構成を単純化し、電源の高エネルギー密度化には有効な方法であり、幾つかの提案がなされている。
【００２５】
最近の例としては、特開２０００−２６８８３５号、特開２０００−２６８８３６号、特開２００２-３４３３７８号、特開２００３-１００３１５号などの公報に示されているような、メタノールと水を燃料（メタノール水溶液）とする直接型メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）において、次のような構造が提案されている。
【００２６】
この発電装置は、液体燃料タンクの外壁側に、毛管力によって液体燃料を供給する材料を介して、これに接するようにアノードを配し、更に固体高分子電解質膜、カソードを順次接合して構成される。カソード側への酸素は、カソード外表面へ外気を接触させて外気中の酸素を拡散させることよって供給される。
【００２７】
この方式の発電装置は、燃料及び酸化剤ガスを供給する補機を必要としないので、構造を単純化することができる。また、複数の電池を直列に組み合わせる時には、電気的結合のみで、スタック型のようなセパレータという単位電池の結合部品を必要とせず、薄いパネル型電源を形成できる。
【００２８】
図２に、本発明の実施例において用いるパネル型電池の構成を示す。
【００２９】
図２において、１はMEA、２はカソード拡散層、３はアノード拡散層、４はガスケット、６は集電板、７は燃料タンク（燃料室）、８はメタノール水溶液燃料、９はカソードスリット、１０はカレントコレクタ、１1はアノードスリット、１２はインターコネクタである。
【００３０】
MEA１の構成は、図１のものと同様であり、固体高分子電解質膜の両面にアノード及びカソードを接合してなる。MEA１は、水溶液燃料８を充填する燃料タンク７の少なくとも一面（本実施例では両面）にそれぞれ複数並べて配置されている。各MEA１のアノードは、アノード拡散層３、カレントコレクタ１０およびアノードスリット１１を介して燃料タンク７の水溶液燃料に面している。カレントコレクタ１０は、アノードスリット１１と同じ開孔パターンを持った導電部材により構成される。
【００３１】
燃料タンク７およびアノードスリット１１、カレントコレクタ１０内には、多孔質でメタノール水溶液に対して親和性の高い（濡れ性の高い）燃料吸い上げ材を充填する。この吸い上げ材を充填すれば、燃料は毛管力でアノードスリット１１およびカレントコレクタ１０を通して供給される。本実施例では、このような吸い上げ材を採用するが（図示省略）、これを採用しないで、他の構成を採用することも可能である。また、アノードスリット１１に代わって保液性に優れた吸収材を用いることも可能である。
【００３２】
各MEA1のカソード面にカソード拡散層２が配置される。さらに、カソード拡散層の外側がカレントコレクタ１０およびカソードスリット９を介して大気に面している。カレントコレクタ１０は、既述したように多孔質或いはスリット状の導電部材により構成される。
【００３３】
酸化剤である空気は、カソードスリット９およびカレントコレクタ１０を通して拡散によってカソードに供給される。
【００３４】
図２では、一例として燃料タンク７の対向する２面（図２では上下面）に、単位電池を２個ずつ計４個配置したものを例示しているが、これに限定されるものではない。ＭＥＡ１を有する複数の単位電池は、集電板６を介して直列に接続されており、（−）端子６Ａ，（＋）端子６Ｂを介して外部機器と接続可能にしている。
【００３５】
図１及び図２のカソード拡散層２及びアノード拡散層３は、それぞれガスケット４に設けた窓にはめ込まれている。
【００３６】
燃料タンク７内に燃料を供給するための燃料導管４０は、燃料タンクの側壁に形成されている。
【００３７】
本発明は、後述するようにプロペラントガスを用いた燃料供給システムを構成することによって、燃料供給ポンプや空気供給ブロアなどの補機を必要としない電池の実現を図るものであるが、その燃料供給システムは、前記したスタック型電池或いはパネル型の電池のいずれに適用することも可能である。
【００３８】
その燃料供給システムの説明に先立って、メタノール水溶液を燃料とする燃料電池の原理について説明する。このタイプの燃料電池は、以下に示す電気化学反応により、メタノールの持っている化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する発電方式である。
【００３９】
アノード電極側では供給されたメタノール水溶液が（１）式にしたがって反応して炭酸ガスと水素イオンと電子に解離する。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ → ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−        …（１）
生成された水素イオンは、電解質膜中をアノードからカソード側に移動し、カソード電極上で空気中から拡散してきた酸素ガスと電極上の電子と（２）式に従って反応して水を生成する。
６Ｈ＋＋３／２Ｏ２＋６ｅ− → ３Ｈ２Ｏ             …（２）
従って発電に伴う全化学反応は、（３）式に示すようにメタノールが酸素によって酸化されて炭酸ガスと水を生成し、化学反応式はメタノールの火炎燃焼と同じになる。
ＣＨ３ＯＨ＋３／２Ｏ２ → ＣＯ２＋３Ｈ２Ｏ          …（３）
単位電池の開路電圧は、概ね1.2Ｖで燃料が電解質膜を浸透する影響で実質的には0.85〜1.0Ｖである。特に限定されるものではないが実用的な負荷運転の下での電圧は0.3〜0.6Ｖ程度の領域が選ばれる。従って実際に電源として用いる場合には負荷機器の要求にしたがって所定の電圧が得られるように単位電池を直列接続して用いられる。単電池の出力電流密度は電極触媒、電極構造その他の影響で変化するが、実効的に単電池の発電部面積を選択して所定の電流が得られるように設計される。
【００４０】
ここで、発電部を構成するアノード触媒としては、例えば、炭素系粉末担体に白金とルテニウムの混合金属或いは白金/ルテニウム合金の微粒子を分散担持したものが使用される。カソード触媒としては、炭素系担体に白金微粒子を分散担持したものが使用される。これらの触媒材料は、容易に製造、利用できる。
【００４１】
触媒の主成分である白金の炭素粉末に対する担持量は、一般的には50ｗｔ％以下が好ましく、活性の高い触媒或いは炭素担体上への分散の改善によっては30ｗｔ％以下でも高い性能の電極を形成することが可能である。
【００４２】
電極中の白金量は、アノードでは0.5〜5ｍｇ/cm2、カソードでは0.1〜2mg/cm2が好ましい。しかしながら本発明による燃料電池のアノード及びカソードの触媒は通常の直接形メタノール燃料電池に用いられるものであれば、特定の触媒組成に制限されるものではなく用いることができ、性能の高い触媒ほど触媒量を削減でき電源システムの低コスト化に有効である。
【００４３】
電解質膜には水素イオン導電性材料を用いると、大気中の炭酸ガスの影響を受けることなく安定な燃料電池を実現できる。このような材料としてポリパーフルオロスチレンスルフォン酸、パーフルオロカーボン系スルフォン酸などに代表されるスルフォン酸化したフッ素系ポリマーやポリスチレンスルフォン酸、スルフォン酸化ポリエーテルスルフォン類、スルフォン酸化ポリエーテルエーテルケトン類などの炭化水素系ポリマーをスルフォン化した材料或いは炭化水素系ポリマーをアルキルスルフォン酸化した材料を用いることができる。これらの材料を電解質膜として用いれば一般に燃料電池を80℃以下の温度で作動することができる。又、タングステン酸化物水和物、ジルコニウム酸化物水和物、スズ酸化物水和物などの水素イオン導電性無機物を耐熱性樹脂若しくはスルフォン酸化樹脂にミクロ分散した複合電解質膜等を用いることによって、より高温域まで作動する燃料電池とすることもできる。特にスルフォン酸化されたポリエーテルスルフォン類、ポリエーテルエーテルスルフォン類或いは水素イオン導電性無機物を用いた複合電解質類は、ポリパーフルオロカーボンスルフォン酸類に比較して燃料のメタノール透過性の低い膜として好ましい。いずれにしても水素イオン伝導性が高く、メタノール透過性の低い電解質膜を用いると燃料の発電利用率が高くなるため、本発明の効果であるコンパクト化及び長時間発電をより高いレベルで達成することができる。
【００４４】
図１において、スタック型燃料電池の構成を示すカソード拡散層２、アノード拡散層３は、MEA１の支持、電極への外気、燃料などの供給、ならびに電極で生成された成分の拡散や、電極とセパレータの接触抵抗を低減する役割を持つものである。カソード拡散層は炭素繊維不織布や織布又はこの布を予めポリテトラフルオロエチレンの水性分散液（テフロンデイスパージョンＤ−１：ダイキン工業製；「テフロン」はデュポン社の登録商標）に浸漬後、８０〜１２０℃で乾燥及び２５０〜３７０℃で焼成して撥水化した上で、その一方の面に炭素粉末、例えば、電極触媒に用いたものと同じ炭素粉末にポリテトラフルオロエチレンの水性分散液を所定量加えてペースト状にしたものを塗布し、８０〜１２０℃で乾燥及び２５０〜３７０℃で焼成して撥水層を形成する。カソード拡散層は、上記撥水層をカソード面に接触するように積層される。カソード電極層及び拡散層からの発電に伴う水の排出に関しては、拡散層に担持するポリテトラフルオロエチレンの添加量、分散度や焼成温度の選択によって望ましい条件が決定される。
【００４５】
アノード拡散層は炭素繊維不織布や織布で構成される。この拡散層はアノード近傍の水溶液燃料中から発生してくる炭酸ガスを排出させるために、多孔質な拡散層の表面を強く親水化しておくことは有効で、例えば酸化チタンや含水酸化チタンなどを分散担持した拡散層は好ましい。
【００４６】
いずれの場合にも、上記した実施例に限定されることは無く、例えば、拡散層上に予め電極層を形成した後に電解質膜と接合する方法や、電解質膜に予め電極層を形成したMEAに上記したそれぞれの拡散層を接合し、更に、ガスケットと一体化したものを用いることも可能である。
【００４７】
スタック型燃料電池の構成材であるセパレータ5は、一般的に黒鉛化した導電性炭素板にアノード流体（燃料）及びカソード流体（空気）を流す溝が設けられ、内部マニホールド型では、積層セル間にそれぞれの流体を供給するためのマニホールドが設けられる。
【００４８】
セパレータ5には、炭素材料と樹脂のコンポジットを焼成、黒鉛化したものや、黒鉛材料と樹脂をモールドして成形したものが用いられる。又、炭素材料に替えて燃料電池発電環境下でも導電性及び耐食性を示すステンレススチール、チタン、タンタルなどの金属或いはこれらの金属で他の金属、例えば炭素鋼、銅、アルミニウムなどの金属を被覆したクラッド材料などを用いて流体流路をプレス加工し、マニホールドを打ち抜き加工したものを用いることができる。更に、金属系セパレータにおいては、加工されたセパレータの通電接触部に耐食性貴金属をメッキすることや、導電性炭素塗料などを塗布して積層時の接触抵抗を低減することは電池の出力密度向上と長期性能安定性の確保には有効である。又金属系セパレータを用いるもう1つの特長は、セパレータの薄型化に伴って電池の小型化や軽量化が可能になることである。
【００４９】
パネル型燃料電池構造として、第２図に示す燃料タンク７、集電板６に用いられる材料は基本的に電気的絶縁性であることが望ましい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂その他のエンジニアリング樹脂や、これらを各種のフィラー等で強度補強した電気絶縁性の材料や、生成水発生雰囲気での耐食性に優れた炭素材料、ステンレス系鋼、或いは通常の鉄、ニッケル、銅、アルミニウム及びそれらの合金の表面を電気絶縁化した材料をあげることができる。この場合には、各単電池間の短絡を避けるために樹脂やゴム等の絶縁材を被覆することで実現することができる。
【００５０】
集電板６に設けられるカソードスリット９及び燃料タンク７壁面に設けられるアノードスリット１１は、発電に必要な空気及び燃料をＭＥＡ１の両面に配置された拡散層（空気拡散層、燃料拡散層）に供給する拡散供給部となるもので、その開孔形状に特に限定は無く、矩形、円形、楕円形など任意の形状で、開孔率は２５％以上、好ましくは３０％以上で、これらの面が配置される単電池を十分に圧縮できる剛性を持つ孔の配置及び開孔率を選定する。
【００５１】
カレントコレクタ１０は、カソードスリット９及びアノードスリット１１のＭＥＡ１に接する面に配置され、これらと同じ開孔パターンを持ち、耐食性を持った導電性板である。カレントコレクタの材料は特に限定はないが、炭素板やステンレススチール、チタン、タンタルなどの金属系板或いはこれらの金属系材料と他の金属例えば、炭素鋼、ステンレススチール、銅、ニッケル等のクラッドなどの複合材料などを用いることができる。更に、金属系カレントコレクタにおいては、加工されたカレントコレクタの通電接触部に耐食性貴金属をメッキすることや、導電性炭素塗料などを塗布して実装時の接触抵抗を低減することは電池の出力密度向上と長期性能安定性の確保には有効である。
【００５２】
燃料タンク７内及びアノードスリット１１およびカレントコレクタ１０内には液体燃料をアノードに安定に拡散、供給するために、毛管力によって液を輸送する能力を持った吸い上げ材を充填することが有効である。吸い上げ材は、メタノール水溶液との接触角が小さく、電気化学的に不活性で耐食性のある材料であれば良く、粉末或いは繊維状のものを用いるとよい。例えば、ガラス、アルミナ、シリカアルミナ、シリカ、非黒鉛系炭素、綿、ウール、紙、絹、パルプなどの天然繊維やポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリアクリル系樹脂その他のエンジニアリング樹脂繊維、吸水性高分子繊維などは充填密度が低くメタノール水溶液保持性に優れた好ましい材料である。
（燃料供給システム）
本発明にかかわる燃料供給システムの第１、第２の実施例を図３（a）、（ｂ）に示す。ＤＭＦＣ１３は、例えば、図１或いは図２に示される燃料電池であり、送液機構１４を介して燃料タンク７と接続されている。燃料タンク７内の燃料が消費されると、適宜、新しい燃料カートリッジ１５を、使用済みカートリッジと交換し着脱機構１６を介して燃料タンク７に結合することにより、燃料がタンク７に一括供給される。
【００５３】
燃料タンク７はＤＭＦＣ１３に対して外部付設型の構造あるいは内蔵型の構造をとることが可能である。外部付設型は、スタック型の燃料電池に適し、内蔵型はパネル型の燃料電池に適している。
【００５４】
図３（a）は、パネル型燃料電池のように燃料タンク７が内蔵タイプである燃料供給システムに適した実施例である。図３（a）では、模式的作図の便宜上、燃料タンク７を燃料電池の外部に示しているが、本例はパネル型燃料電池であるため、燃料タンク７は、実際には、図２に示すようなＤＭＦＣ１３に内蔵した燃料タンク７である。送液機構１４は、アノードスリット１１やカレントコレクタ１０に充填された吸い上げ材によって構成される。水溶液燃料の使用につれてタンク７内の燃料濃度が電池機能をなし得ない程度に低下した場合には、新しい水溶液燃料と交換される。この場合、燃料タンク７内の使用済み水溶液燃料は、燃料タンク７の排液口に接続された排液用チューブ５１を開いて回収タンク５２に回収される。この使用済み水溶液燃料の回収は、排液チューブ５１上に設けた排液回収ポンプ５０を駆動して行われる。
【００５５】
図３（ｂ）は、スタック型燃料電池のように燃料タンク７が外部付設型の燃料供給システムに適したものであり、燃料タンク７内に供給された水溶液燃料は、循環パイプ５３を介して燃料タンク７とＤＭＦＣ１３間を循環する。また、使用済み水溶液燃料は、循環パイプ５３（或いは燃料タンク７）に接続される排液チューブ５１を開いて、排液回収ポンプ５０の駆動により回収タンク５２に回収される。
【００５６】
燃料送液機構１４は、例えば、毛管力によって液を輸送する能力を持った吸い上げ材が使用される。毛管力により水溶液燃料を輸送する材料としては、電気化学的に不活性で耐食性のある材料であれば良く、粉末或いは繊維状のものを用いると良い。例えば、ガラス、アルミナ、シリカアルミナ、シリカ、非黒鉛系炭素、綿、ウール、紙、絹、パルプなどの天然繊維やポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリアクリル系樹脂その他のエンジニアリング樹脂繊維、吸水性高分子繊維などがある。これらの繊維は充填密度が低くメタノール水溶液保持性に優れた好ましい材料である。より効率的に水溶液燃料をアノードに輸送するために、燃料タンク7からＤＭＦＣ１３内に実装されたアノードに向かって、毛管の径が傾斜的に或いは段階的に小さく配置することは有効である。又、該吸い上げ材を介してアノードで発生した炭酸ガスが速やかに系外に排気されるために、吸い上げ材に大口径の孔を設ける方法、溝構造をもたせる方法は、高い電池性能を安定に維持することを可能とする。
【００５７】
燃料タンク７が外部付設型である場合には、ここで開示した材料（吸い上げ材）の界面エネルギーを利用した送液方式に替えて、ダイヤフラム、プランジャー方式、その他の小型送液ポンプをもちいるなどの方法をとることができる。
【００５８】
燃料送液にこのような機械方式を用いる場合には、燃料電池発電システムの効率を高めるために、より消費電力の小さな機器の選択は重要であるが、併せて、必要に応じて機器を間歇的に運転して供給することも燃料送液動力を低減する上で有効な方法である。
【００５９】
燃料タンク７には、ＤＭＦＣ１３の発電動作に伴ってアノードから発生する炭酸ガスを系外に排気するために、少なくとも１つ以上の気液分離孔２４が設けられる。
【００６０】
気液分離孔２４は、燃料タンク７内の水溶液燃料と炭酸ガスを分離して気体のみを系外に排気し、水溶液燃料の系外への漏れを防ぐものである。気液分離孔２４の、具体的な形態を図６に示す。図６は、気液分離孔２４の一態様の分解断面図およびその組立図である。図６の気液分離孔２４は、蓋２５、ガスケット２６、気液分離膜２７及び通気孔２８で構成されている。
【００６１】
気液分離孔２４のもう１つの形態を図７に示す。図７において、図６と同一符号は同一部分を示す。図６と異なる点は、気液分離膜２７と通気孔２８との間にスペーサー３０を介してデミスター２９を装着した点にある。デミスター２９は、例えばガラスフィルタの表面を撥水処理した多孔質体により構成される。径の大きな水滴は、予めデミスター２９で除去され、直接水溶液燃料が気液分離膜２７に接しないようにした。
【００６２】
気液分離膜には、強い撥水性を持った多孔質のポリテトラフルオロエチレン膜（ゴア社製、ゴアテックスなど）或いは多孔質材料表面をポリテトラフルオロエチレン分散液（テフロンデイスパージョンＤ−１：ダイキン工業製）で処理し、撥水化処理した膜を用いることが有効である。又、別な方法として、複数の気液分離孔２４のうち気体と接触している孔は開き、液体と接触しているときには孔を閉じる方式の機械構造を用いることも可能である。
【００６３】
燃料タンク７と燃料カートリッジ１５を結合する着脱機構１６は、通常の液体補給や高圧液化ガスのカートリッジ式補給装置のコネクターを構造的に利用することができる。特に望ましいのは、本発明の燃料供給システムは、携帯機器などの燃料電池電源システムにおいて任意の姿勢で使用されるために、ユーザーの安全性や電子部品の保護の観点から、着脱時にも液漏れが生じない構造のものを選択することが重要である。
【００６４】
図３の燃料供給システムに用いる燃料カートリッジ１５の具体的態様を図４、図５に示す。図４において、燃料カートリッジ１５は、燃料タンク７への着脱機構１６、エジェクタ１７、プロペラントガス室１８、燃料室１９、燃料室１９内に配置されエジェクタ１７に接続された液体導管２０によって構成され、燃料室１９内にメタノール水溶液８が収容されている。又、プロペラントガス室１８内には、発電に伴う電気化学反応に不活性な炭酸ガス、アルゴン、空気などの加圧ガス２１が封入されている。ここで開示した燃料カートリッジのエジェクタ１７は、着脱機構１６が図３に示すように燃料タンク７と結合されたときには開き、分離されたときには閉じる構造となっている。メタノール水溶液８（水溶液燃料）とプロペラントガスは、常温（２０度℃）、常圧（１気圧）の下でカートリッジ容器に封入されている。
【００６５】
エジェクタ１７が開いた状態では、プロペラントガスが液体導管２０内にある水溶液燃料をエジェクション効果で同伴して燃料タンク内に輸送することになる。ここで開示したカートリッジでは、プロペラントガス室１８と燃料室１９の空間部の気圧は、同程度の圧力となるように、エジェクタ１７内で調整される。燃料水溶液に溶解しないプロペラントガスを用いるとプロペラントガス室と燃料室を併せて単一室構造とすることができる。ここでは円筒型の燃料カートリッジタンクを開示したが、形状はこれに限定されること無く、用いられる機器の形状或いは搭載部位に応じて、断面構造が矩形、楕円形など任意の構造を選択することができる。
【００６６】
図１３に燃料カートリッジのエジェクタ１７とそれと接続される燃料タンク７側の受け口７０との接続前の状態と接続後の状態の具体的構造を示す。
【００６７】
燃料タンク１５の出口側に設けられるエジェクタ１７は、ノズル１７１、ノズルガイド１７２、ばね１７３、ホルダー１７４、コネクタ部１７５、弁１７６等で構成される。ノズル１７１は、内部に軸方向の燃料通路１７７ａとこれに繋がる径方向の燃料通路１７７bを有する。ホルダー１７４は、ばね１７３を介してノズル１７１一端を受け入れ、ノズルと反対側に燃料導管２０の一端が接続されている。ホルダー１７４には、燃料導入オリフィス１７８とプロペラントガス導入オリフィス１７９とが設けてある。
【００６８】
ノズル１７１は、エジェクタ１７と受け口７０との接続前は、ばね１７３の戻し力を受けて、図１３の（ａ）の状態に示す位置にある。この状態では、ノズル１７１の燃料通路１７７bは、弁１７６により閉ざされる位置にある。弁１７６は可撓性を有する材質で形成される。
【００６９】
受け口７０は、弁機能をなすスライダ７０１、ばね７０２、シールリング７０３、オリフィス７０４を有する。スライダ７０１は、ばね７０２の力に抗して軸方向に移動可能である。スライダ７０１には、軸方向の燃料通路７０１ａとこれに繋がる径方向の燃料通路７０１ｂが設けてある。スライダ７０１は、エジェクタ１７と受け口７０との接続前は、ばね７０２の戻し力を受けて、図１３の（ａ）の状態にある。この状態では、スライダ７０１の燃料通路７０１ｂは、シールリング７０３により閉ざされる位置にある。
【００７０】
エジェクタ１７と受け口７０とを接続する場合には、図１３（ｂ）に示すように、コネクタ部１７５の内周が受け口７０の外周に嵌合し、ノズル１７１とスライダ７０１とが、ばね１７３，７０２の力に抗して押し合う。それによって、ノズル１７１とスライダ７０１とは後退し、各燃料通路１７７ｂと７０１ｂが開く。この状態では、プロペラントガス２１がオリフィス１７９を介してホルダー１７４内に流入する。そして、以下に述べるエジェクション効果により、燃料水溶液８は、エジェクタ側の燃料導管２０、ノズル１７１（燃料通路１７７ａ，１７７ｂ）、受け口７０（燃料タンク）側の燃料通路７０１ａ，７０１ｂ，オリフィス７０４を介して燃料タンク側に流入する。
【００７１】
エジェクション効果とは、搬送流体（プロペラントガス）を高圧にして噴流を作り、この噴流体と被搬送流体（燃料水溶液）を接触させることにより被搬送流体を巻き込むことをいう。ここでは、電気化学反応に不活性な炭酸ガス、アルゴン、空気などの加圧ガス、あるいはブタン、フロンなどの高圧液化ガスを出口ノズルから開放することにより噴流を作り、この噴流にメタノール水溶液燃料が接するようなノズル構造をとることでメタノール水溶液燃料を搬送することができる。
【００７２】
燃料カートリッジ１５に用いられる材料は、燃料水溶液即ち、メタノール水溶液に溶解することや膨潤することのない安定な材料であれば特に限定はないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂その他のエンジニアリング樹脂やこれらを各種のフィラー等で強度補強した材料やステンレススチール、アルミニウム、アルマイト系材料などの金属系材料を用いることができる。又、エジェクタは、通常スプレー缶などに用いられるものと同様の構造であり、その材料は、メタノール水溶液による溶解、膨潤及び腐食などが発生しないものであれば良い。
【００７３】
燃料導管２０は、エジェクタが常に水溶液燃料が接するように機能する構造物であれば良く、水溶液燃料が毛管力で吸い上げられるような材料を用いることで実現できる。例えば、ガラス、アルミナ、シリカアルミナ、シリカ、非黒鉛系炭素、綿、ウール、紙、絹、パルプなどの天然繊維やポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリアクリル系樹脂その他のエンジニアリング樹脂繊維、吸水性高分子繊維などは充填密度が低くメタノール水溶液保持性に優れた好ましい材料である。又、上記した材料を多孔質に成形された材料を用いることも可能である。
【００７４】
図５は、プロペラントガスの態様を変えた燃料カートリッジのもう１つの実施態様である。図５において、図４と同一符号は同一部分を示し、プロペラントガス２２として、ブタン、フロンなどの高圧液化ガスを充填したものである。高圧液化ガスをプロペラントガスとして用いることによって、加圧貯蔵状態では、その体積を大幅に小さくできるために、プロペラントガス室を大幅に小さくでき、燃料カートリッジのエネルギー密度は大幅に大きくとることが可能になる。エジェクション１７の構造は、既述した図１３のものと同様である。
【００７５】
本発明に係わる燃料供給システムの第３の実施例を示すシステム構成を図８に示す。本実施例において、図３に示した第１の実施例と異なる点は、独立した廃液回収タンク５２を装備することなく、燃料カートリッジ１５に廃液回収機能を与えたことである。この場合の燃料カートリッジ１５の一例を図９に示す。接続対象となるＤＭＦＣ１３は、図１に示されるスタック型、図２に示されるパネル型のいずれもでもよい。
【００７６】
図９の燃料カートリッジ１５は、水溶液燃料８とプロペラントガスを収容する燃料室１５Aに加えて、ＤＭＦＣ１３からの使用済み水溶液燃料を回収するための廃液回収室１５Ｂを有する。燃料室１５Aは、さらに水溶液燃料収容部１９とその周りに形成されたプロペラントガス収容部２２により構成される。燃料室１５Aの送液口６０がエジェクタ３２および着脱機構３１を介してＤＭＦＣ１３に接続される。エジェクタ３２は、ＤＭＦＣ１３側に設けられているが、これに代わりカートリッジ側に設けてもよい。廃液回収室１５Bの入口６１がＤＭＦＣ１３の使用済み燃料排出口（排液口）６３に着脱機構３１を介して接続される。
【００７７】
本実施例によれば、燃料カートリッジ内のメタノール水溶液を連続的、又は、間歇的にＤＭＦＣ１３に直接供給し、ＤＭＦＣ内の燃料廃液を燃料カートリッジ内に回収できる。燃料をＤＭＦＣ１３に連続的に供給する場合には、エジェクター３２から噴出するプロペラントガスの単位時間あたりの流出量を少量に抑えるように設定して、そのエジェクション効果（霧吹き効果）により液体導管２０から噴出するメタノール水溶液８の単位時間あたりの流出量を少量にする。また、エジェクター３２は、使用者によって開閉および流量制御可能にすれば、電源供給対象となる電子機器の状況に応じて水溶液燃料の供給を停止させたり、或いは供給量は負荷の状況に応じて制御でき、効率のよい燃料供給を図れる。
【００７８】
また、ＤＭＦＣ１３内のメタノール水溶液のメタノール濃度を監視し、メタノール濃度が使用に伴い所定値まで低下したときにエジェクター３２を自動的に開いて間歇的に水溶液燃料をＤＭＦＣ１３に供給することも可能である。
【００７９】
本実施例では、水溶液燃料（メタノール水溶液）が燃料カートリッジ１５からＤＭＦＣ１３に供給された分、ＤＭＦＣ１３の排液口から使用済み水溶液燃料が廃液としてカートリッジ１５内の廃液回収室１５Ｂに戻される。そして、燃料カートリッジ１５内の燃料を完全に消費したときに、新たな燃料カートリッジと交換され、古いカートリッジ１５は、廃液共々回収される。
【００８０】
燃料カートリッジ１５のもう１つの実施例を図１０に示す。図１０において、燃料カートリッジ１５は、燃料室１９、燃料室１９内に配置された液体導管２０、プロペラントガス室２２から構成される。燃料室１９内にはメタノール水溶液８、プロペラントガス室２２にはプロペラントガス２３が充填されている。
【００８１】
本実施例においては、燃料カートリッジは、メタノール水溶液を燃料カートリッジ１５とＤＭＦＣ１３との間で循環させるための送液口６０Ａと液戻り口６０Ｂとを備える。この送液口と液戻り口がＤＭＦＣ１３の燃料循環用の燃料入口（図８のエジェクター３２）と燃料出口（図８の排液口６３）に接続される。具体的には、燃料室１９の燃料噴出口（送液口）６０Ａおよび液戻り口６０Ｂは、着脱機構３１を介してＤＭＦＣ１３のエジェクタ３２と結合される。
【００８２】
本実施例においても、水溶液燃料の循環に、前記プロペラントガスのエジェクションが利用される。すなわち、エジェクター３２の調整或いは制御によって、燃料室内のメタノール水溶液は、連続的或いは完結的にＤＭＦＣ１３と燃料カートリッジ１５の間を循環するシステムとなる。水溶液燃料の使用（循環）を繰り返すうちに、燃料濃度が低下し交換時期になったならば、新たな燃料カートリッジと交換される。本実施例においては、燃料室と廃液回収室を同一の室とすることが可能となり、燃料カートリッジの交換に伴い廃液の取り去りも自ずと行なわれる。
【００８３】
上記構成において、燃料カートリッジは、ＤＭＦＣ１３内の燃料の量或いは燃料濃度が所定値以下になるとエジェクタ部に設けられた図示されていない開閉機構を開気、燃料供給する。一方、燃料カートリッジ１５内の燃料の濃度或いは燃料の量が所定値以下となったときにはエジェクタ３２の開閉機構を閉じ、アラームを出し、カートリッジ交換の警報とする。このとき必要に応じて、開閉機構を閉じるとともに、電源システムの発電動作を停止する実施形態をとることもできる。尚。ここに開示したアラーム方式は、図３に示した燃料供給システムに採用することもできる。
【００８４】
パネル型燃料電池と本発明からなる燃料カートリッジを組み合わせた燃料電池発電システム概観の１つの実施例を図１１に示す。図１１において、燃料電池発電システムは、パネル型電池３４、燃料カートリッジ１５から構成され、パネル型電池３４の上部に電力端子３５を有し、着脱ポート３６に燃料カートリッジ１５が装着されている。
【００８５】
なお、本実施例は、水溶液燃料としてメタノール水溶液を使用するが、これに限定されるものではなく、そのほか、メタルハイドライドなどの水溶液を用いることも可能である。
【００８６】
図１２は、図１１の燃料電池発電システムの燃料カートリッジ１５と燃料タンク７との接続を示す部分断面図である。図１２の燃料タンク７は、実際には、図２に示すようなＭＥＡ１、カソード拡散層２、アノード拡散層３、ガスケット４、カレントコレクタ１０等を備えるが、作図の便宜上省略してある。
【００８７】
燃料タンク７の側壁に設けた燃料導管４０は、一端が燃料カートリッジ１５に着脱機構１６を介して接続され、もう一端が燃料タンク７の内部に接続される。
【００８８】
図１４は、上記実施例の燃料電池を電子機器に適用した断面図である。ここでは、電子機器の一例としてノートタイプのパーソナルコンピュータを示しているが、その種類を限定するものではない。図１５は、そのノートパソコンの鳥瞰図である。
【００８９】
本例では、ノートパソコン８０のディスプレイ８１側のカバー８２に、例えば既述した実施例の燃料カートリッジ仕様の燃料電池８３を主電源として内装している。燃料電池８３としては、例えばパネル型の燃料電池が使用される。
【００９０】
カバー８２には、外部（大気）からの空気をカバー内部に取入れるための孔８４が複数配設されている。この空気は、カソード電極に供給される酸素供給のために使用される。
【００９１】
燃料カートリッジ１５は、ディスプレイ８１を開閉するヒンジ部８５を利用してノートパソコン８０に収容される。すなわち、ヒンジ部８５には、筒形の燃料カートリッジ１５を収容するための筒状のハウジング８５´が形成され、その中に燃料カートリッジ１５が収容される。ハウジング８５´の軸方向の一端側壁には、燃料電池８３の燃料タンク７と接続される燃料導管（図示省略）の一端が導かれている。燃料カートリッジ１５をハウジング８５´に挿入セットすることで、エジェクタを介して燃料水溶液が燃料電池８３に供給される。燃料の供給メカニズムおよび廃液メカニズムは、図３、図８、図９、図１０の燃料供給／廃液システムのいずれかが利用される。
【００９２】
なお、図１４において、キーボード側の本体９０には、従来通りに電子回路のメインボード８６、キーボード８７、電源制御部８８、補助用の二次電池８９が設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の適用対象となる積層型燃料電池の一例を示す分解斜視図。
【図２】本発明の適用対象となるパネル型燃料電池の一例を示す分解斜視図。
【図３】（ａ）は本発明の第１実施例に係る燃料電池の燃料供給システムを示す概要図、（ｂ）は第２実施例に係る燃料電池の燃料供給システムを示す概要図。
【図４】上記各実施例に使用される燃料カートリッジの一例を示す縦断面図。
【図５】上記各実施例に使用される燃料カートリッジの一例を示す縦断面図。
【図６】上記実施例に用いる気液分離孔の分解斜視図およびその組立図。
【図７】上記実施例に用いる気液分離孔の分解斜視図およびその組立図。
【図８】本発明の第３実施例に係る燃料電池の燃料供給システムを示す概要図。
【図９】上記実施例に使用される燃料カートリッジの一例を示す縦断面図。
【図１０】上記実施例に使用される燃料カートリッジの一例を示す縦断面図。
【図１１】本発明の一例を示す燃料カートリッジを燃料電池に装着した状態を示す斜視図。
【図１２】燃料電池発電システムの燃料カートリッジと燃料タンクとの接続を示す部分断面図。
【図１３】燃料カートリッジのエジェクタ１７とそれと接続される燃料タンク７側の受け口７０との接続前の状態と接続後の状態の具体的構造を示す。
【図１４】燃料電池を電子機器に適用した断面図。
【図１５】そのノートパソコンの鳥瞰図。
【符号の説明】
【００９４】
１…ＭＥＡ（膜／電極接合体）、７…燃料タンク（燃料室）、８…水溶液燃料、１３…燃料電池本体（直接型メタノール燃料電池：DMFC）、１４…送液機構、１５…燃料カートリッジ、１６…着脱機構、１７…エジェクター、２４…気液分離孔。
【図１】
2006004659.tif 000003
【図２】
2006004659.tif 000004
【図３】
2006004659.tif 000005
【図４】
2006004659.tif 000006
【図５】
2006004659.tif 000007
【図６】
2006004659.tif 000008
【図７】
2006004659.tif 000009
【図８】
2006004659.tif 000010
【図９】
2006004659.tif 000011
【図１０】
2006004659.tif 000012
【図１１】
2006004659.tif 000013
【図１２】
2006004659.tif 000014
【図１３】
2006004659.tif 000015
【図１４】
2006004659.tif 000016
【図１５】
2006004659.tif 000017